SU1239498A1 - Устройство дл предварительной термообработки дисперсного материала - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к промьгашен ности строительных материалов и может быть использовано дл  тепловой обработки тонкодисперсных материалов в потоке гор чих газов при производстве цементного клинкера по сухому способу, а также в металлургической, химической и других отрасл х промышленности .

Цель изобретени  - интенсификаци  теплообмена и уменьшение расхоДа топлива..

На фиг. 1 представлен газоход, продольньй разрез} на фиг. 2 - сечение , А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 1.

. Циклон 1 нижней ступени с циклоном 2 верхней ступени соединен газоходом 3, имеющим переменное сечение, вызванное сочетанием конфузора 4 со смесительной камерой 5, примыкающей к диффузору 6.

Течка 7 сырьевой смеси входит в газоход 3 на переходе конфузора 4 в смесительную камеру 5 ив месте входа имеет короб 8 с плоскопараллельными основани ми трапецеидальной формы оснащенный направл ющими 9.

На переходе газохода 3 из вертикального (наклонного) участка в горизонтальный установлены направл ющие плоскости 10, набранные из жаропроч- ных прутьев.

Дл  фиксации плоскостей 10 в футеровке перехода предусмотрены пазы, повтор кшще конфигурацию места перехода , в которые устанавливаютс  жаропрочные пруть . На одной из поверх-  остей газохода предусмотрена крышт ка, через которую осуществл ют монтаже и демонтаж прутьев.

Устройство работает следуюпщм образом .

Отход п й из циклона 1 газовый поток портупает в конфузрр 4, в котором происходит перераспределение его ростей (эпкфа скоростей поступающего в смесительную камеру газового потока представл ет собой резко выт нутую по центру параболу) с более резким увели ением их к центру конфузора . На входе в смесительную камеру 5 скорости газового потока гас тс  частицами сьфьевой смеси, которые через короб.8 выход т в смесительную камеру 5 на месте перехода в нее конфу- ,зора 4. Благодар  наличию короба 8 и

направл ющих 9, установленных внутри него, частицы сьцэьевого материала равномерно распредел ютс  по сечению смесительной камеры 5, в объеме которой достигаетс  высока  степень однородности материально-газового потока, начинаютс  теплообменные реакции между частицами сырьевого материала и газовым потоком.

В диффузор 6 материально-газовый поток поступает с высоким значением скоростей. В диффузоре 6 происходит выравнивание пол  скоростей с одновременным снижением их значени .

Протекание теплообменных реакций идет на всем тракте газохода. К направл ющим плоскост м 10, установленным внутри газохода 3 на переходе вертикального (наклонного) участка

в горизонтальны, материально-газовый поток подходит, характеризу сь равномерным , распределением частиц по сечению газохода 3, имеющих скорость газового потока, с плавной эпюрой распределени  скоростей.

Благодар  наличию направл ющих плоскостей 10 переходный участок не оказывает значительного (отрицательного ) воздействи  на материально-газовый поток, сегрегаци  материала от газа отсутствует, зона турбулизации за переходом резко сокращаетс , снижаетс  аэродинамическое сопротивление . К циклону 2 выещей ступени материально-газовьш поток подходит однородным , усредненным п о своим температурным характеристикам (газовьй поток отдал свое тепло, частицы сырьевой смеси восприн ли его).

Более полньй, эффективный теплообмен в объеме всего газохода, высо- ка  степень утилизации тепла газового потока, т.е. увеличение степени декарбонизации сьфьевой .смеси в газоходе 3, снижение температуры, отход -, щих из циклона 2 высшей ступени газов ведет к снижению удельного расхоа топлива на окончательный обжиг, способствует повьшению КПД как теплообменного устройства, так и всего печного агрегата в целом.

Сочетание конфузора со смесительной камерой цилиндрической формы позвол ет перераспределить скорости га-- зового потока таким образом, чтобы при поступлении в смесительную камеру он характеризовалс  увеличением скоростей в центре газохода.

.Выполнение течки сырьевой смеси в виде короба с плоскопараллельными основани ми трапецеидальной формь с направл кицими внутри позвол ет на выходе материала из течки Снизить вертикальную составл ющую скорости сырьевых частиц и равномерно распределить их по всему сечению смесительной камеры.

В смесительной камере происходит перераспределение скоростей газового потока и материала таким образом, чтобы.на входе, в диффузор материальн газовый поток характеризовалс  выравненной эпюрой скоростей, высокой од- нородностью смеси.

Диффузор служит дл  дальнейшего вьфавнивани  скоростей, и при выходе из диффузора материально-газовьй поток приобретает ламинарное течение, что создает оптимальные услови  дл  протекани  теплообменных реакций.

Направл ющие плоскости, набранные из огнеупорных стержней, установленные на переходе вертикального участ- ка в горизонтальный участок газохода не дают возможности материалу переместитьс  в верхнюю часть газохода, т,.е. отделитьс  от газа. Это позвол ет увеличить теплообмен на этомучаст

ке, равномерность пьшегазового потока , уменьшить общее аэродинамическое сопротивление.

Таким образом, в циклон высшей ступени поступает поток сырьевой смеси , равномерно распределенный в газовом потоке. Предлагаемый теплообменник имеет высокий тепловой КПД благодар  большой степени однородности материально-газового потока на всей его длине, что позвол ет прохождению- в его объеме глубоких теплообменных реакций между сырьевой смесью и газовым потоком.

Предлагаемое устройство существен .но отличаетс  от известных геометрическими параметрами газохода, формой течки ввода сырьевой смеси у газохода , определенным углом наклона ее, местом входа не в газоход, наличием в ней направл ющих, оснащением перехода газохода из вертикального участка в горизонтальный направл юпцсми плоскост ми, набранными из жаропрочных стержней, повтор ющими конфигурацию газохода в месте перехода.

Впервые определены закономерности взаимодействи  газового и материальj

JO tj

20

5

0

0

0 5

ного потоков при их продвижении по газоходу и .на этом основании вы влены: геометри  газохода, в том числе конструкци  криволинейных участков, оптимальное, с точки зрени  равномерного распределени , место ввода материала в газоход, форма течки и угол наклона ее в месте ввода материала.. Геометрические параметры газохода установлены теоретическими и экспериментальными исследовани ми. Угол наклона образующей к основанию кон- фузора и диффузора 8-12 опредепен из услови  неотрывности потока и соответствующих эффектов п рераспреде- лени  скоростей, что приводит к выравниванию пол  скоростей, лучшему перераспределению материала, в газовом потоке, прохождению более полных реакций теплообмена между сьфьевой смесью и газовым потоком,

Выход за указанные пределы снижает описанные выше эффекты.

Так, при снижении угла наклона s происходит значительное уменьшение эффективности процесса Ъыранивани  скоростей.

При увеличении угла наклона 12 поток превращаетс  в турбулентный, происходит его отрыв, растет аэродинамическое сопротивление, необходимый эффект перераспределени  материала в газовом потоке сводитс  на нет.

Недостатком газоходов известных теплообменных устройств  вл етс , струйное введение сьфьевой смеси... Предлагаемое изобретение решает зада™ чу введени  сь1рьевой смеси по всему сечению газохода (смесительной камеры ) ,

Увеличение площади сечени  течки сырьевого матер11ала на входе в газоход приводит к уменьшению отношени  (РГ /FT-) , где F - площадь поперечного сечени  газохода, РГ -площадь поперечного сечени  течки на входе, в газоход-, что значительно облегчает задачу распределени  материала по се-- чению трубопровода. С этой целью течка сьфьевой муки на входе в смеси- тельнук) камеру выполнена в виде короткого короба с плоскопараллельными основани ми трапецеидальной формы с развитой площадью выходного отверсти , имекнцим ширину 0,6-0,8 диаметра смесительной камеры и длину 2,0-2,5 , диаметра течки.

При уменьшении выходного отверсти короба выход щий из него сырьевой материал не распределитс  равномерно по всему сечению смесительной каме- ры, так как будут образовьгеатьс  мертвые (безматериальные) зоны.

Увеличение выходного отверсти  нецелесообразно.

Ограничени  длины короба выбраны из соотношений определенных значений cкopocteй частичек сырьевой смеси, выход щих из диффузора.

Уменьшение значени  длины короба 2,0 диаметра течки ликвидирует эф- фект снижени  вертикальной составл ющей скорости выход щих из короба частиц сырьевой смеси, что приведет к неравномерности перераспределени  частиц в смесительной камере.

Увеличение длины короба 2,5 диаметра течки настолько снизит значение скорости выход щих в смесительную к|меру частиц сырьевой смеси, чт они не будут доходить до противопо- ложной стенки смесительной камеры, что также приведет к неоднородности материально-газового потока в газоходе .

Количество направл ющих, установ- ленных внутри короба, определ етс  формулой

п

D 1 d

.где D - ширина основани  Kopo6aii 35 d - диаметр сьрьевой смеси

Указанна  формула описывает короб, в котором площади выходных отверстий, образованных направл ющими, соответствуют площади поперечного сечени  40 течки. Таким образом, назначение короба состоит в том, чтобы, гас  вертикальную составл ющую скорости час- тиче:к сырьевой смеси, он увеличивал ее горизонтальную составл ющую. 45

С этой целью определен угол наклона короба, наход щийс  в пределах 30- 60 в зависимости от длины течки ввода сьфьевой смеси и угла ее наклона,

Чем длиннее течка сЫрьевой смеси 50 и больше угол ее наклона, тем большей .

энергией обладают частицы сьфь , попадающие в короб, тем вьщте вертикальна  составл юща  их скорости, тем меньше должно быть значение угла наклона короба.

Однако при снижении угла наклона i 30- будет происходить чрезмерное снижение энергии частиц сырьевой смеси , при входе в газоход они будут растекатьс  у усть  короба, вызьШа  резкую неравномерность распределени  материала в газовом потоке.

Чем короче течка сырьевой муки и меньше угол ее наклона, тем больше должен быть угол наклона короба, за счет чего будет происходить у величе - ние энергии (скорости) выход щего из него материала.

Увеличение угла наклона короба 60 нецелесообразно вследствие возможности проскока материала в газовом потоке (будет наблюдатьс  преобладание энергии частиц сырь  (их скорости ) над энергией газового потока.

Таким образом, предлагаемое устройство обладает высокой степенью однородности материально-газового потока , характеризующегос  равномерным распределением скоростей по сечению (объему) газохода полнотой проход щих в объеме газохода теплообменных реакций между частицами сырьевой сме- .си и газовым потоком. Кроме того, ч предлагаемом устройстве обеспечиваетс  повьш1ение подготовки температуры и степени декарбонизации сьфьевой смеси, поступающей во вращакмцуюс  печь, с одновременньпу снижением температуры отход щих из циклона газов, понижение аэродинамического сопротивлени  газохода, всей системы циклонных теплообменников. При этом устройство характеризуетс  уравновешенным . посто нным теплотехническим и аэродинамическим режимами, повьш1ением КПД циклонного теплообменника и повьщ1ени- ем КПД всего печного агрегата, снижением расхода топлива на окончательный обжиг сырьевой смеси.

.2

8ч

5-5

1 U

/ а Фиг.З

Редактор Н.Тупица

Заказ 3383/38

Тираж 561Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно- полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна , 4

Составитель Т.Левитина.

Техред О.ГортвайКорректор Е Сирохман

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ТЕРМООБРАБОТКИ ДИСПЕРСНОГО МАТЕРИАЛА, содержащее циклоны-осадители, газоход переменного сечения с вертикальным и горизонтальным участками с конфузором, смесительной камерой, диффузором и течкой для ввода в газоход материала, отличающееся тем, что, с целью интенсификации теплообмена и уменьшения' расхода топлива, конфузор и диффузор выполнены с углом наклона образующей к основанию 8-12% течка ввода материала снабжена установленным под углом 30-60° на линии перехода конфузора в смесительную камеру коробом трапецеидального сечения с направляющими внутри, ширина выходного сечения которого равна 0,6-0,8 диаметра смесительной камеры, а длина — 2,0-2,5 диаметра течки.

2. Устройство по п. 1, о т л и- _ <· Q чающееся тем, что газоход © снабжен направляющими плоскостями из жаропрочных стержней, установленными на участке, соединяющем вертикальный и горизонтальный участки газохода.

SU .„1239498

9иг.1

1239498 2